Проектирование механической части ВЛ - Продольный профиль трассы

Продольный профиль трассы представляет собой очертания вертикального разреза вдоль трассы воздушной линии. Обычно рельеф трассы не бывает ровным, и профиль изображается ломаной линией (рис. 2.30) [3, 11].
Основное назначение профиля трассы - проверка вертикальных расстояний воздушных линий над землей.

Рис. 2.28. Переход воздушной линии 35 кВ через пролив Босфор-Восточный

Чертеж профиля трассы выполняется в разных масштабах по вертикали и горизонтали. Как правило, принимают масштаб по горизонтали - 1:5000, а вертикальный - 1:500, так как такой масштаб удовлетворяет требованию точности по определению точек установки опор и высоты провода над землей. На продольном профиле обозначают пересекаемые инженерные сооружения - железные и шоссейные дороги, линии электропередачи и связи, причем указывают отметки полотна дорог, а для линий - число проводов и их отметки. На чертеж профиля наносят геологический разрез, на котором указывают глубину залегания грунтов и их вид.
Под горизонтальной линией, ограничивающей чертеж профиля, наносят следующие данные:
1) отметки профиля;

1. горизонтальные расстояния между точками, отметки которых были замерены;
2. пикетаж - длина трассы в сотнях метров. Положение отдельных опор условно записывают в виде 369 + 55, что обозначает расстояние 55 м от пикета 369 или расстояние 36900 + 55 = 36955 м от начала трассы;

Рис. 2.29. Переход воздушной линии 500 кВ через реку Амур

1. абрис (ситуация) - узкая полоса плана линии, где указываются границы пересекаемых трассой полей, лугов, болот, лесов, рек и инженерных сооружений;
2. углы поворота - условные обозначения углов поворота линии с указанием их точных значений. Углы поворота влево обозначают зигзагообразной линией вниз от горизонтальной, углы поворота вправо - вверх от горизонтальной линии;
3. допускаемое давление опоры на грунт;
4. графы, относящиеся к длине анкерованных участков, приведенному пролёту и тяжению провода заполняют после расстановки опор по профилю трассы.

Рис. 2.30. Продольный профиль трассы

Кривая 2 - габаритная кривая. Габаритная кривая служит для проверки габарита от проводов до земли и пересекаемых инженерных сооружений. При построении сдвигается вниз по вертикали от кривой 1 на расстояние, равное требуемому габариту: h га6 = Г + (0,3 : 0,5),          (2.57)
где Г - требуемый габарит (наименьшее расстояние от проводов до поверхности земли, или инженерных сооружений), м [13, стр. 359-384, табл. 2.5.23-2.5.36];
0,3 + 0,5 - запас габарита для учета неровностей профиля, м. Важным условием является то, что кривая 2 должна только касаться линии профиля, как показано на рис. 2.31, а не пересекать ее. Только в этом случае можно говорить о том, что требуемый габарит выдержан.
Кривая 3 - земляная кривая. Земляная кривая служит для правильного наложения шаблона без измерения и обозначения высоты подвеса провода на опорах. Ее сдвигают вниз от кривой 1 на расстояние, равное высоте подвеса провода ho на опорах:


h0 = Ннж/тр-λ,                                                                                                       (2·58), где H нж - высота от земли до нижней траверсы опоры, м [6, стр. 31-51, табл. 1.25-1.45];
λ - длина гирлянды изоляторов, м.

Рис. 2.32. Расстановка опор при помощи шаблона

Пример расстановки опор по профилю показан на рис. 2.32.
Расстановку опор начинают с концевой или с угловой опоры и продолжают в пределах участка до следующего угла или до анкерной опоры, положение которой может быть установлено заранее, например, до анкерной опоры перехода через инженерное сооружение или водную преграду. Положение концевой опоры зависит от выбранного положения подстанции, а положение угловой опоры должно совпадать с углами поворота линии, определенными соответствующими точками на профиле.
Предположим, что опора № 1 на рис. 2.32 является концевой или угловой. Шаблон накладывается на профиль так, чтобы кривая 3 пересекла профиль в точке установки опоры № 1, ось шаблона была вертикальной, а кривая 2 только касалась профиля, тогда вторая точка пересечения кривой 3 с профилем определит местоположение опоры №2. Место установки опоры № 2 отмечают на шаблоне и, повторяя операцию наложения шаблона, находят место установки всех последующих опор. Если последний пролёт окажется малым, то его следует увеличить за счет некоторого сокращения предыдущих, соблюдая условие, что смежные пролёты промежуточных опор не должны отличаться по длине друг от друга более чем в два раза.
Пример 2.7
Пользуясь исходными данными и результатами предыдущих примеров, для строящейся воздушной линии 220 кВ рассчитать и построить шаблон для расстановки промежуточных опор.
Пояснения
При расчете и построении шаблона для расстановки опор по профилю необходимо учесть следующие требования:

1. требуемый габарит не должен быть меньше, чем регламентировано в [13];
2. нагрузка на опоры не должна превышать значений, принятых для опор соответствующих типов.

Решение
Шаблон строится на основании расчета ординат кривой максимального провисания провода (формула 2.56).
В примере 2.5 был сделан вывод о том, что наибольшее провисание провода имеет место при нагрузке провода собственной массой и массой гололеда, следовательно, в формулу для расчета коэффициента шаблона kш подставим значение удельной механической нагрузки γ3 из примера 2.1.

Значение напряжения при выбранных в примере 2.4 условиях на данном этапе неизвестно, поэтому воспользуемся уравнением (2.40) для его вычисления.
Числовые подстановки приводят к уравнению:

Для вычисления, как и в примере 2.4, воспользуемся итерационным методом Ньютона, тогда выражение для итерационного счета будет иметь вид:

Результаты итерационного процесса приведены в табл. 2.4.
Таблица 2.4
Результаты расчета напряжения в проводе при габаритных климатических условиях, даН/мм

Задаваясь значениями х = (0 - 0,75)/габ, найдем ординаты кривой максимального провисания провода (кривой 1) - y1, м. Результаты расчетов сведем в табл. 2.5.
Кривая 2 - габаритная равноудалена от кривой 1 по вертикали на расстояние, равное требуемому габариту (формула 2.57). Требуемый габарит для воздушных линий напряжением 220 кВ, строящихся в ненаселенной местности, равен 7-ми метрам [13, стр. 359, табл. 2.5.23]. С учетом запаса габарита в 0,3 м найдем ординаты габаритной кривой y2, м. Результаты расчетов сведем в табл. 2.5.
Кривая 3 - земляная равноудалена от кривой 1 по вертикали на расстояние, равное высоте подвеса провода на опорах (формула 2.58). Высота от земли до нижней траверсы унифицированной свободностоящей стальной промежуточной опоры марки П220-2 H нж = 22,5 м.
Длина гирлянды изоляторов на промежуточной опоре (пример 2.6) составляет 1,54 м. Найдем ординаты земляной кривой y3, м. Результаты расчетов сведем в табл. 2.5.
На основании данных табл. 2.5 построен шаблон для расстановки опор по профилю трассы (рис. 2.33). На шаблоне указаны габаритный и весовой пролёты.
Результаты расчета ординат кривых (парабол) для построения расстановочного шаблона
Таблица 2.5

Рис. 2.33. Шаблон для расстановки опор по профилю трассы